一種實現(xiàn)水聲通信的硬件平臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于水聲通信領(lǐng)域，是一種實現(xiàn)水聲通信的硬件平臺。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋覆蓋著71%的地球表面，其中蘊藏著豐富的礦產(chǎn)資源，能夠帶來非常大的經(jīng)濟(jì)效益。此外，我國海域遼闊，與周邊國家為了海洋權(quán)益經(jīng)常發(fā)生沖突，尤其在南海和東海，海洋安全形勢十分嚴(yán)峻。海洋領(lǐng)域在國家發(fā)展中已占據(jù)十分重要的戰(zhàn)略地位。而建立高效、可靠的水聲通信機(jī)制一直是海域研究的重點。
[0003]而水聲信道是一個及其復(fù)雜的時變、空變的信道，不論是受多徑效應(yīng)、多普勒頻移還是傳播損失的影響，信號在水聲傳播的過程中會發(fā)生難以預(yù)測的變化。對于受干擾信號，高效的調(diào)制解調(diào)、編解碼、信號處理方式是提高通信效果的重要方法。因而設(shè)計一種適用于水聲通信的硬件平臺極為重要。相應(yīng)的硬件平臺必須具備相應(yīng)的處理能力。
[0004]公告號為CN204697065U，名稱為《一種水聲通信處理平臺硬件系統(tǒng)》的中國專利申請公開了一種主要用于水聲通信的硬件平臺，但該系統(tǒng)在接收端沒有對接收信號可控功能，對于幅度變化較大的信號不能進(jìn)行精準(zhǔn)處理，從而影響通信效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型提供一種便于實現(xiàn)的硬件平臺，具有收發(fā)合置功能，支持全雙工工作，且具有高效、可靠的信號處理能力，采用相應(yīng)的低功耗硬件，并設(shè)定了閑時休眠模式，來達(dá)到低功耗的目標(biāo)。
[0006]針對上述問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案:一種實現(xiàn)水聲通信的硬件平臺，包括控制模塊、D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器、功率放大器、第一換能器、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、程控放大器、帶通濾波器、第二換能器、前置放大器、電壓比較器;所述的控制模塊、D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器、功率放大器、第一換能器依次連接;所述的第二換能器、帶通濾波器、程控放大器、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、控制模塊依次連接;所述的第二換能器和控制模塊之間還依次連接有前置放大器和電壓比較器。
[0007]優(yōu)選的，所述的控制模塊與存儲器連接。
[0008]優(yōu)選的，所述的控制模塊包括依次連接的ARM處理器和FPGA；所述的FPGA分別與D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器和A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接;所述的ARM處理器分別與存儲器和電壓比較器連接。
[0009]優(yōu)選的，所述的ARM處理器采用ARM9芯片S3C2440型。
[0010]優(yōu)選的，所述的FPGA采用阿爾特公司的第四代低功耗FPGA—EP4CE22F17。
[0011]本實用新型的有益效果是:一種實現(xiàn)水聲通信系統(tǒng)的硬件平臺，包括控制模塊、D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器、功率放大器、第一換能器、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、程控放大器、帶通濾波器、第二換能器、前置放大器、電壓比較器;本實用新型硬件皆選用高速低功耗器件，來滿足水下長時間工作要求，并加入導(dǎo)頻功能，來控制部分模塊上電工作以達(dá)到節(jié)約功耗目的；經(jīng)實測，本平臺可實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型一種實現(xiàn)水聲通信的硬件平臺的系統(tǒng)框圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型做進(jìn)一步說明。
[0014]見圖1，一種實現(xiàn)水聲通信的硬件平臺，包括控制模塊、D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器、功率放大器、第一換能器、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、程控放大器、帶通濾波器、第二換能器、前置放大器、電壓比較器;所述的控制模塊、D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器、功率放大器、第一換能器依次連接;所述的第二換能器、帶通濾波器、程控放大器、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、控制模塊依次連接;所述的第二換能器和控制模塊之間還依次連接有前置放大器和電壓比較器。
[0015]所述的控制模塊與存儲器連接。
[0016]所述的控制模塊包括依次連接的ARM處理器和FPGA;所述的FPGA分別與D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器和A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接;所述的ARM處理器分別與存儲器和電壓比較器連接。
[0017]所述的ARM處理器采用ARM9芯片S3C2440型。
[0018]所述的FPGA采用阿爾特公司的第四代低功耗FPGA—EP4CE22F17。
[0019]在發(fā)送端，ARM處理器通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)到FPGA中進(jìn)行相應(yīng)處理。D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器與FPGA相連，對處理后的信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，D/A數(shù)模連接功率放大器，模擬信號經(jīng)過功率放大后，傳給與功率放大器相連的第一換能器，電信號經(jīng)由第一換能器轉(zhuǎn)換為聲信號后進(jìn)入水聲信道中傳輸。
[0020]在接收端，經(jīng)由信道傳播后的聲信號，在接收時先由第二換能器轉(zhuǎn)為電信號后傳給帶通濾波器，濾去其他頻段噪聲。帶通濾波器連接程控放大模塊，對信號進(jìn)行程控增益放大，放大增益由FPGA進(jìn)行實時控制，來確保處理信號處于最佳幅度值，以提高通信質(zhì)量。程控放大器連接A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接FPGA。程控放大后的信號經(jīng)由模數(shù)轉(zhuǎn)換后，由FPGA讀入進(jìn)行相應(yīng)處理。FPGA將處理后的數(shù)據(jù)通過串口傳給ARM處理器即完成通信過程。
[0021 ]對于導(dǎo)頻功能，導(dǎo)頻信號在第二換能器接收后先進(jìn)行前置放大，前置放大器后接電壓比較器，電壓比較器連接ARM處理器。電壓比較器對放大后信號進(jìn)行相應(yīng)處理后傳給ARM處理器，進(jìn)行頻率判決，來決定FPGA的工作與否。大大節(jié)約了系統(tǒng)功耗。
【主權(quán)項】
1.一種實現(xiàn)水聲通信的硬件平臺，其特征在于:包括控制模塊、D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器、功率放大器、第一換能器、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、程控放大器、帶通濾波器、第二換能器、前置放大器、電壓比較器;所述的控制模塊、D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器、功率放大器、第一換能器依次連接;所述的第二換能器、帶通濾波器、程控放大器、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、控制模塊依次連接;所述的第二換能器和控制模塊之間還依次連接有前置放大器和電壓比較器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實現(xiàn)水聲通信的硬件平臺，其特征在于:所述的控制模塊與存儲器連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種實現(xiàn)水聲通信的硬件平臺，其特征在于:所述的控制模塊包括依次連接的ARM處理器和FPGA;所述的FPGA分別與D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器和A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接;所述的ARM處理器分別與存儲器和電壓比較器連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種實現(xiàn)水聲通信的硬件平臺，其特征在于:所述的ARM處理器采用ARM9芯片S3C2440型。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種實現(xiàn)水聲通信的硬件平臺，其特征在于:所述的FPGA采用阿爾特公司的第四代低功耗FPGA—EP4CE22F17。
【專利摘要】本實用新型提供一種實現(xiàn)水聲通信系統(tǒng)的硬件平臺，包括控制模塊、D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器、功率放大器、第一換能器、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、程控放大器、帶通濾波器、第二換能器、前置放大器、電壓比較器；本實用新型硬件皆選用高速低功耗器件，來滿足水下長時間工作要求，并加入導(dǎo)頻功能，來控制部分模塊上電工作以達(dá)到節(jié)約功耗目的；經(jīng)實測，本平臺可實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸。
【IPC分類】H04B13/02
【公開號】CN205356352
【申請?zhí)枴緾N201521022291
【發(fā)明人】陳健, 張金華, 李德識, 黃威, 熊正強(qiáng)
【申請人】武漢大學(xué)
【公開日】2016年6月29日
【申請日】2015年12月10日